Дыхание новой жизни в дебаты о росте содержания кислорода

Новое исследование убедительно свидетельствует, что отчетливые "кислородные события", создавшие пригодную для дыхания атмосферу Земли, произошли спонтанно, а не стали следствием биологических или тектонических революций. Исследование Университета Лидса, опубликованное в журнале Science, проливает свет не только на историю кислорода на нашей планете, но и дает новое представление о распространенности оксигенированных миров помимо нашего собственного.

Ранняя Земля не имела кислорода в атмосфере и океанах примерно до 2,4 миллиардов лет назад, когда произошло первое из трех основных кислородных событий. Причины этих "ступенчатых" увеличений содержания кислорода на Земле являются предметом постоянных научных дискуссий. В новом исследовании ученые из Лидса модифицировали хорошо зарекомендовавшую себя концептуальную модель морской биогеохимии, чтобы ее можно было запустить за всю историю Земли, и обнаружили, что она сама по себе воспроизвела три кислородных события.

Полученные данные свидетельствуют о том, что помимо ранних фотосинтезирующих микробов и начала тектоники плит — которые установились около трех миллиардов лет назад — было лишь вопросом времени, когда кислород достигнет уровня, необходимого для поддержания сложной жизни. Эта новая теория значительно увеличивает вероятность существования высокоокислородных миров в других местах. Первое "Великое кислородное событие" произошло в палеопротерозойскую эру — примерно 2,4 миллиарда лет назад. Последующие массовые оксигенации произошли в неопротерозойскую эру около 800 миллионов лет назад и, наконец, в палеозойскую эру примерно 450 миллионов лет назад, когда атмосферный кислород поднялся до современного уровня.

В настоящее время две преобладающие теории предполагают, что движущими силами этих событий были либо основные этапы биологических революций, либо тектонические революции. Новое исследование, напротив, выделяет набор обратных связей между глобальными циклами фосфора, углерода и кислорода, которые способны вызывать быстрые изменения уровня кислорода в океане и атмосфере без какого-либо "ступенчатого" изменения тектоники или биологии. Их "системная" модель Земли воспроизводит наблюдаемую трехэтапную картину оксигенации, будучи обусловленной исключительно постепенным изменением от восстановительных к окислительным поверхностным условиям с течением времени.

Ведущий автор исследования Льюис Олкотт отметил: "Основываясь на этой работе, кажется, что оксигенированные планеты могут быть гораздо более распространены, чем считалось ранее". Соавтор работы профессор Саймон Полтон добавил: "Наша модель предполагает, что оксигенация Земли до уровня, способного поддерживать сложную жизнь, была неизбежна, как только эволюционировали микробы, производящие кислород".